L’équipe de recherche, dirigée par le professeur Geoff Nash de l’Université d’Exeter, a créé une nouvelle structure capable de manipuler les ondes sonores à fréquences extrêmes – également appelées ondes acoustiques de surface ou « nanoséismes » – car elles parcourent la surface d’un matériau solide de manière similaire aux tremblements sismiques terrestres.
Bien que les ondes acoustiques de surface (SAW) constituent un élément clé de nombreuses technologies, elles se sont révélées extrêmement difficiles à contrôler avec un certain degré de précision. Désormais, l’équipe du département des sciences naturelles de l’Université d’Exeter a développé un nouveau type de structure, connue sous le nom de « cristal phononique », qui, une fois modelée dans un dispositif, peut être utilisée pour diriger et guider les nanoséismes,
La recherche est publiée dans la revue scientifique de premier plan, Nature Communications, le 2 août 2017.
Le professeur Nash, auteur principal de la recherche, a déclaré : « Les dispositifs à ondes acoustiques de surface existent déjà dans une multitude de technologies, y compris les systèmes radar et la détection chimique, mais ils sont de plus en plus développés pour des applications telles que le laboratoire sur puce.
« Les approches de laboratoire sur puce réduisent les laboratoires conventionnels de chimie et de biologie à quelques millimètres, et les SAW dans ces systèmes peuvent être utilisés pour transporter et mélanger des produits chimiques, ou pour accomplir des fonctions biologiques telles que le tri cellulaire.
« Pourtant, jusqu’à présent, il a été extrêmement difficile de construire une structure comme la nôtre capable de diriger facilement des ondes acoustiques de surface. Notre nouveau design de cristal phononique est capable de contrôler les nanoséismes avec seulement quelques éléments cristallins, ce qui facilite beaucoup la production que ceux démontrés précédemment.
« Nous sommes convaincus que ces résultats ouvriront la voie à la prochaine génération de concepts novateurs de dispositifs SAW, tels que les biocapteurs de laboratoire sur puce, qui reposent sur le contrôle et la manipulation des nanoséismes SAW. Encore plus remarquable, il a également été proposé que ces structures puissent être agrandies pour offrir une protection contre les séismes de terre. »
Cette étude innovante a débuté comme un projet de premier cycle avec les étudiants Benjamin Ash et Sophie Worsfold, qui sont deux des quatre auteurs de l’article de recherche. Ben prépare actuellement un doctorat à Exeter avec le professeur Peter Vukusic, auteur final de l’article, et le professeur Nash au sein du Centre EPSRC d’Exeter pour la formation doctorale en métamatériaux.
Sophie a déclaré : « Travailler avec Geoff et son groupe pour mon projet de licence a été l’une de mes parties préférées de mon diplôme. Bien que je sois actuellement en formation pour devenir actuaire, j’utilise de nombreuses compétences que j’ai apprises au quotidien dans mon rôle, et l’indépendance ainsi que la confiance que j’ai acquises se sont avérées inestimables pour poursuivre ma carrière. Je suis incroyablement enthousiaste d’avoir participé à cette recherche révolutionnaire. »
Le professeur Nash, directeur des sciences naturelles à Exeter, a ajouté : « Ayant récemment déménagé de l’industrie à Exeter, il a été absolument fantastique de pouvoir impliquer nos brillants étudiants de premier cycle dans mes recherches. Ils apportent énergie, enthousiasme et une perspective différente, et apportent une contribution réelle et extrêmement précieuse à la recherche de mon groupe.
Les sciences naturelles à Exeter sont un programme innovant de référence conçu pour explorer les concepts scientifiques nécessaires à l’explication du monde naturel, de l’échelle nanométrique aux systèmes complexes du climat terrestre et de notre système solaire.
